Al ser la Serrezuela un espacio con una escasísima densidad de población (varios municipios no llegan ni a 2 habitantes por kilómetro cuadrado) se ha facilitado la pervivencia de una fauna muy variada. Destaca sin duda la gran riqueza en especies de aves que posee, entre ellas hay que destacar las importantes colonias de buitre leonado entre ambos parques con más de 1.300 parejas, el alimoche, el cernícalo vulgar, el avión roquero, la chova piquirroja, el búho real, ... que aprovechan las grietas y oquedades de estas escarpadas paredes para nidificar. En la paramera abundan las especies esteparias como el chotacabras pardo, el esmerejón, la alondra de ricotí, la collalba rubia, la tarabilla común, ... Los bosques de quercíneas, sabinas y pinos constituyen un enclave idóneo como lugar de alimentación y refugio de diversas aves tales como el rabilargo, el mito, el azor, el cárabo, el pinzón, la paloma torcaz, el carbonero garrapinos, etc. La presencia del río Riaza y del embalse de Linares del Arroyo sirven de refugio a una importante ornitofauna acuática ente las que destaca el ánade real, el ánade friso, el porrón común, el somormujo lavanco, gallineta común, la garza real, ...; pero junto a ellas, en este biotopo están obligados a vivir algunos anfibios y reptiles, entre ellas la rana común, la culebra de agua, .... En cuanto a los mamíferos destacar la presencia en este paraje de especies como la nutria, el jabalí, el zorro, el corzo, el tejón, la gineta, la garduña, la comadreja, el gato montés, el conejo, la liebre, sin olvidar un buen número de micromamíferos y diversas especies de murciélagos.